Анализ экскурсионного материала
После того, как сделан общий обзор объекта, нужно проанализировать экскурсионный материал, чтобы уточнить, что нужно и можно взять для рассмотрения, имея в виду соответствие экскурсионного материала программе. Генерирование электрического тока необходимо рассматривать в плане закона сохранения и превращении энергии.
1. Плотина. Деривация. Плотинное или деривационное гидросооружение обеспечивает условия для того, чтобы энергия воды могла бы привести в действие двигатель.
2. Гидравлический двигатель - турбина. Турбина приводится в движение водяным потоком, обладающим определённой энергией. Вода, находящаяся на более высоком уровне, обладает большей потенциальной энергией по сравнению с водой, находящейся на более низком уровне. При падении воды происходит переход из потенциальной энергии в кинетическую. Преобразование энергии воды в кинетическую происходит и в самой турбине.
Давление воды, протекающей через постепенно суживающийся канал, образованный лопатками колеса, уменьшается, скорость её соответственно возрастает, вследствие чего возрастает и кинетическая энергия воды. В турбинах используется энергия воды преимущественно в форме кинетической энергии, тогда как другие водяные двигатели используют другие формы энергии воды; например, водостолбовые двигатели используют преимущественно энергию давления, водяные колёса - преимущественно энергию положения (потенциальную), хотя есть системы водяных колёс, работающих и скоростной энергией (кинетической).
4. Передача энергии от воды к турбине (при их взаимодействии). В 9 классе можно ограничиться поверхностным знакомством с устройством и действием турбины, указать, что турбина состоит из двух частей: направляющего аппарата и рабочего колеса. Вода поступает в направляющий аппарат, а из него в рабочее колесо, в результате чего последнее приходит в движение, т. е. наблюдается передача механической энергии от одного тела к другому5. Передача механического движения (и энергии) с вала турбины на вал генератора. Способ передачи - жёсткое скрепление. Поэтому вал генератора вращается с той же скоростью, что и вал турбины.
5. Генератор. В курсе физики изучается принцип устройства и действия генераторов переменного и постоянного тока. На экскурсии учащиеся увидят настоящий генератор - альтернатор переменного тока. Вращающейся частью, называемой ротором, является индуктор, создающий магнитное поле, обмотки которого питаются от возбудителя. Переменноенапряжение индуктируется в неподвижных обмотках - статоре. При осмотре генератора можно не выходить за рамки программы и обращать внимание только на те основные части его, с которыми учащиеся познакомились по моделям или схемам.
6. Передача электрической энергии от генератора к потребителю .
а) Провода. Разные виды проводов: кабель, шины высокого и низкого напряжения.
б) Изоляторы. Рассмотрение изоляции в разных частях электрической цепи, изоляция кабеля, материал распределительного щита, трансформаторное масло, изоляторы для столбов.
в) Изменение напряжения трансформатором. Осмотр внешнего вида технического трансформатора.
г) Щит управления. Измерительные приборы, рубильники, предохранители.
Анализ экскурсионного материала показывает его ценность для политехнического образования учащихся. Так, на экскурсии они познакомятся с гидросооружением, гидравлическим двигателем - турбиной, генератором переменного тока, техническим трансформатором, проводами и изоляторами, употребляющимися в технике. На любой гидроэлектростанции имеются те же основные части, всё различие может быть только в масштабах.